Titel: Neue Gasmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 291 (S. 178–185)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj291/ar291049

Neue Gasmaschinen.

Mit Abbildungen.

Die Erfindungsthätigkeit hat sich in den letzten Jahren ganz besonders der Entwickelung der Gasmaschinen zugewendet. Es sind im Laufe der Jahre eigentlich keine von praktischer Bedeutung sich erweisende grundlegende neue Erfindungen aufgetaucht, vielmehr handelt es sich im Allgemeinen immer nur um den verfeinerten Ausbau der durch Otto zuerst erdachten Viertaktgasmaschine, für welche die mannigfaltigsten Einrichtungen und Ausführungen vorgeschlagen werden.

Die Maschinen werden in stehender und liegender Form, schnell und langsam laufend, mit dem Cylinder über oder unter der Kurbelwelle gebaut. Die Unterschiede der jetzt von etwa 73 deutschen Firmen auf den Markt gebrachten Gasmaschinen beziehen sich im Allgemeinen, abgesehen von der genannten äusseren Form, nur auf die constructiven Einrichtungen zur Regulirung und Steuerung. Das Arbeitsverfahren ist zumeist der Viertakt; die Benz'sche Maschine, welche mit Ladepumpe im Zweitakt arbeitet, scheint aus dem praktischen Betriebe zu verschwinden, doch tauchen neuerdings eigenartige und vielversprechende Vorschläge auf, den Zweitakt in anderer, einfacherer Form zu erreichen. Die mit so grossen Erwartungen begrüsste Maschine von Atkinson, welche mittels eines eigenartigen Hebelsystems eine zweckmässigere Ausnutzung der Expansion der verbrannten Ladung erzielt, scheint praktischer Schwierigkeiten wegen nicht marktfähig zu werden oder wenigstens noch nicht durchaus marktfähig zu sein. Die zweifellos vorliegenden theoretischen Vortheile sind eben constructiv noch nicht zu gewinnen; die Hauptschwierigkeit dürfte in den auftretenden schiefen Drucken liegen, welche durch die eigenartige Uebertragung der Kolbenbewegung sich ergeben.

Die meisten der heutigen Viertaktgasmaschinen sind so angeordnet, dass je nach der Belastung die zur Entzündung kommende Anzahl voller Ladungen geändert wird. Wenngleich mit diesem Verfahren ein günstiger Gasverbrauch bei geringer Leistung erzielt werden kann, so liegt darin doch andererseits der Uebelstand, dass die Gleichmässigkeit des Ganges stark beeinträchtigt wird. Will man eine grössere Gleichförmigkeit der Maschine erhalten, so muss man eine Steuerung benutzen, bei welcher die einzelnen Ladungen nicht ausfallen, sondern bei der die Stärke der Ladungen je nach der Kraftäusserung sich ändert. Um bei einer solchen Gasmaschine einen möglichst günstigen Gasverbrauch bei jeder Belastung zu erzielen, würde die Gasmaschine am besten so arbeiten müssen, dass bei jeder |179| Belastung die Zusammensetzung der Ladung stets die gleiche bliebe. Indessen ist das aus dem Grunde nicht möglich, weil bei den Viertaktmaschinen am Ende des Cylinders ein Verdichtungsraum sich befinden muss, dessen Grösse sich bei den verschiedenen Belastungen ändern müsste, sofern man die obige Forderung erfüllen wollte. An Vorschlägen und Versuchen in dieser Richtung hat es nicht gefehlt, praktische Ergebnisse sind aber nicht erzielt worden, denn mit der Ausführung der Veränderlichkeit des Verdichtungsraumes würde die Einfachheit der Construction verloren gehen, damit aber die Maschine für die Praxis unbrauchbar werden. Muss man also den Verdichtungsraum in unveränderlicher Grösse beibehalten, so wird diejenige Maschine dem Ideale am nächsten kommen, welche bei geringerer Ladung die stets gleich bleibende Menge an Rückständen beibehält und ein je nach der Kraftäusserung mehr oder weniger entzündbares Gemisch einsaugt.

Die Körting'sche Präcisionsgasmaschine dürfte diesen Anforderungen insofern entsprechen, weil sie auf Grund der letztgenannten Forderung construirt ist. Diese Maschine gleicht in mancher Beziehung der Atkinson-Maschine, weil bei ihr, insbesondere bei mittleren und geringen Belastungen, auch die Expansion der eingezogenen Gemische weiter getrieben wird, als das bei der gewöhnlichen Viertaktmaschine – selbst bei der mit veränderlichen Ladungen – bis jetzt der Fall war. Erreicht ist diese Arbeitsweise dadurch; dass das Eintrittsventil für das Gasgemisch während des Ansaugehubes mehr oder weniger früh geschlossen wird, je nachdem die Leistung der Maschine grösser oder geringer ist. Bei der mittleren Belastung wird z.B. das Eintrittsventil schon auf ungefähr der Hälfte des Hubes geschlossen; die nunmehr im Cylinder befindliche Ladung wird aber beim Fortschreiten des Kolbens sich expandiren müssen, wird bei dem nächsten darauf folgenden Verdichtungshube zunächst auf die ursprüngliche Verdichtung zurückkehren und dann, je nach der vorhandenen Menge von Gemisch im Cylinder, darüber hinaus verdichtet werden. Der Grad der Verdichtung der Ladung richtet sich also bei dieser Maschine nach der Leistung. Vergleicht man weiter mit der Atkinson-Maschine, so findet man, dass diese letztere bei voller Belastung ungefähr die Arbeitsweise besitzt, wie die Körting'sche Präcisionsmaschine bei halber Leistung. Daraus ergibt sich erstens für die Körting'sche Maschine selbst bei halber Belastung ein fast ebenso günstiger Gasverbrauch, wie die voll belastete Atkinson'sche Maschine ihn thatsächlich besitzt; daraus ergibt sich aber zweitens auch, dass die Atkinson-Maschine für gleiche Kraftäusserung einen erheblich grösseren Cylinder besitzen muss als eine gleich grosse gewöhnliche Viertaktmaschine. Belastet man die Körting'sche Präcisionsmaschine voll, so arbeitet sie natürlich genau in der Weise der gewöhnlichen Viertaktmaschine mit aussetzenden Ladungen. Beim Leergange wird nur auf ungefähr ⅕ des Weges des Kolbens das Einlassventil geöffnet, woraus sich auch hierfür ein ausserordentlich günstiger Gasverbrauch ergibt. Gerade dieser Umstand ist es aber, welcher die Körting'sche Präcisionsmaschine gegenüber denjenigen Maschinen, welche früher mit veränderlichen Ladungen gebaut wurden, günstiger erscheinen lässt. Dabei ist allerdings auch der gute Vollgangsgasverbrauch nicht zu vergessen, welchen die Körting'schen neueren Motoren besitzen und der bei gleich grossen Maschinen kaum je so gut gefunden worden.

Auf der 1891er Frankfurter elektrotechnischen Ausstellung wurde von den Prof. Slaby und Brauer ein Körting'scher eincylindriger Präcisionsmotor von 16 gebremst; das Ergebniss weist nach Zurückführung der Gaswärme auf 12° C. und des Gasdruckes auf 760 mm folgende Zahlen auf:

Stündlicher Ge-
sammtgasver-
brauch
Für 1 -
Stunde
I. Versuch 17,86 11,028 cbm 0,617 cbm
II. 18,30 11,471 0,627
III. 18,30 11,411 0,624
IV. 9,5 (½ belastet) 7,295 0,768
V. 0 (Leergang) 3,287

Im J. 1889 befand sich im Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung eine Bemerkung, nach welcher ein 40pferdiger Zwillingsgasmotor bei 40 Leistung 31,08 cbm Gas gebrauchte, während bei 18,6 noch 25,9 cbm Gas nöthig waren. Wenn man dagegen die Frankfurter Ergebnisse betrachtet, bei denen der Gasverbrauch von 11,4 auf 7,29 cbm bei ungefähr halber Belastung hinunterging, so kann man sehen, welche Fortschritte gemacht sind.

Bei geringeren Leistungen waren vielfach die sonst für gleichmässigen Gang mit veränderlichen Ladungen gebauten Gasmaschinen so ausgebildet, dass, unter Hintansetzung der Gleichförmigkeit des Ganges, wiederum aussetzende Ladungen verwandt wurden, weil es nicht möglich war, bei den Zündungs- und Arbeitsweisen die ganz schwachen Ladungen ordnungsgemäss zur Entzündung zu bringen. Es stellt sich deshalb bei solchen Maschinen zwar der Gasverbrauch im Leergange nicht ganz so ungünstig, aber die Gleichförmigkeit war verloren gegangen und der Werth der Maschinen bei geringerer Belastung für elektrische Beleuchtungszwecke viel geringer geworden.

Textabbildung Bd. 291, S. 179
Diesen allgemeineren Ausführungen sei die Besprechung einiger neueren Gasmaschinen und wesentlicheren Constructionstheile derselben angeschlossen.

Die mehrfach vorgeschlagene Einkapselung des Kurbelraumes zwecks Gewinnung von Druckluft mittels des vorderen Cylinderendes zur Ausblasung des Cylinders wird auch bei der in Fig. 1 dargestellten Palatine-Gasmaschine der Palatine Engineering Company in Liverpool (Engineer, 1892 * S. 576) angewendet. Der Kolben P saugt bei seinem Niedergange durch ein Selbstschlussventil Luft in den geschlossenen Kurbelraum H und drückt dieselbe in letzterem beim Aufwärtshube leicht zusammen. Wenn der Kolben nun im letzten Ende seines Aufwärtshubes die Oeffnungen O im Cylinder frei legt, wird die Luft aus H durch den Cylinder nach dem durch die Steuerung geöffneten Auslassventil E streichen und den Cylinder somit von den Verbrennungsrückständen reinigen, um selbst dann von dem wieder nieder gehenden Kolben ausgetrieben zu werden. Nach dem Hubwechsel saugt der Kolben durch Ventil V Luft zur Gemischbildung an, während durch Ventil A Gas mittels einer Pumpe zugeführt wird. Der Rückhub verdichtet das Gemenge, welches beim Hub Wechsel durch den Glühzünder J entzündet wird.

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Interessant ist die Regelung der Maschine, welche durch Beeinflussung des Gasreichthums der Ladung erfolgt. Ein Regulator steuert nämlich den Gaszulass zur Gaspumpe, welche somit immer nur die vom Regulator erlaubte Gasmenge saugen und in den Arbeitscylinder drücken kann.

Die Maschine ist als Schnelläufer für 200 bis 300 Umdrehungen gebaut; eine 7pferdige Maschine besitzt einen Cylinder von 175 mm Durchmesser und braucht einen Raum von 1,95 m Länge und 1 m Breite.

Textabbildung Bd. 291, S. 180
Die Campbell-Gasmaschine der Campbell gasengine Company in Halifax (Engineer, 1892 * S. 471) ist mit besonderem parallel dem liegenden Arbeitscylinder gelagerten Ladecylinder versehen, so dass sie im Zweitakt arbeiten kann. Die Vertheilung von Luft und Gas in dem Ladecylinder, dessen Kolben übrigens einen geringeren Hub als der Arbeitskolben besitzt, erfolgt mittels eines Steuerschiebers V (Fig. 2), welcher durch den von der Kurbelwelle hin und her bewegten Stösser F geöffnet wird, wenn der Regulator den Theil S P vor den Stösser F legt. Dieser Theil S P besitzt eine treppenförmige Zahnung, so dass der Stösser F, je nachdem er einen näheren oder entfernteren Zahn trifft, den Schieber V entgegen seiner Feder S mehr oder weniger öffnet, also mehr oder weniger Ladung und zwar Luft durch A und Gas durch G in der Pfeilrichtung zum Ladecylinder gelangen lässt. Geht der Stösser F zurück, so zieht Feder S wieder den Schieber V in die abschliessende Stellung. Zu bemerken ist noch, dass zwischen Ladepumpe und Arbeitscylinder ein besonderes Mischventil angeordnet ist.

Eine eigenartige Zusammenstellung einer Gasmaschine beschreibt die englische Patentschrift Nr. 5192 vom 3. April 1890 (A. G. Melhuish in London). Die Construction ist in Fig. 3 und 4 dargestellt.

Textabbildung Bd. 291, S. 180
Die Kolben E und F zweier über einander liegender ungleich grosser Cylinder wirken auf getrennte Kurbelwellen G I1 bezieh. H I, welche durch zwei im Verhältniss 1 : 2 stehende Zahnräder so mit einander verbunden sind, dass der obere Kolben E zwei Hübe während eines Hubes vom Kolben F macht. Besonders ist zu beachten, dass die Welle I1 des Kolbens E das Schwungrad K, die Welle I des Kolbens F die Riemenscheibe L trägt. Beide Cylinder A und B sind durch einen Kanal C verbunden, welcher durch einen Steuerhahn D geöffnet und geschlossen werden kann.

Die Arbeit dieser Maschine ist folgende: Der Kolben E des Cylinders A saugt eine Ladung Luft und Gas ein, während Hahn D den Kanal C geschlossen hat. Der Kolben F befindet sich während des Saughubes von E auf seinem Einwärtsgange und bläst die Rückstände der vorhergegangenen Explosion aus. Der Kolben E drückt beim Rückgange die eben eingesaugte Ladung durch den nun sich öffnenden Hahn D nach B. Der Hahn D ist völlig geöffnet, wenn Kolben E auf der Hälfte seines Rückhubes sich befindet und die Kurbel H etwa um 1/16 Umdrehung vom Todtpunkt steht. Nun findet am Hubwechsel Entzündung der Ladung statt, so dass die explodirenden Gase auf beide vor dem Ausschube stehenden Kolben wirken, wobei also, vom Anfang des Spiels an gerechnet, Kolben E seinen zweiten Ausschub macht. Der Rückhub von E fördert die im Cylinder A vorhandenen Gase in den Cylinder B, worauf Hahn D den Kanal C schliesst. Endlich treibt Kolben F die Gase aus Cylinder B in den Auspuffkanal.

Textabbildung Bd. 291, S. 180
Die Gasmaschine von A. E. und H. Robinson in Manchester (Engineer, 1892 * S. 56) zeichnet sich durch den Ersatz der die Steuerwelle gewöhnlich antreibenden Kegelräder durch eine Excenterschubstange mit Sperrgetriebe aus. Die Excenterstange A (Fig. 5) kommt durch einen Zahnansatz in Eingriff mit einem Zahnrade B, welches abwechselnd je einen kleineren und grösseren Einschnitt bezieh. Zahn P bezieh. R besitzt. Fällt die Stange A mit ihrem Zahnansatz in einen flacheren Einschnitt P, so trifft das Ende der Stange nicht gegen die Ventilstange für den Auspuff; dagegen trifft die Stange A gegen die Ventilstange und öffnet den Auspuff aus dem Cylinder, wenn der Zahnansatz der Stange A in einen tieferen Einschnitt R des Rades B fällt. Da der Zahnansatz der Stange A stets das Zahnrad B um einen Zahn weiter rückt, so wird abwechselnd bei jedem Hube der Auspuff geöffnet bezieh. geschlossen gehalten. Der Arbeitskolben kann somit die übliche Viertaktarbeit ausführen.

Die Regulirung der Maschine erfolgt durch den Auspuff, indem das bezügliche Ventil offen gehalten wird, wenn die Geschwindigkeit der Maschine zu gross ist; bei offenem Auspuff kann der Kolben keine neue Ladung einsaugen, so dass eine Entzündung ausfällt. Die getroffene Ausführung ist in ihren Einzelheiten in unserer Quelle nicht genügend klar erläutert.

Eine Gasmaschine von C. White und A. R. Middleton in Baltimore ist nach American Machinist, 1892 Bd. 15 * S. 1, in Fig. 6 dargestellt.

Die Maschine vermeidet ebenfalls die übliche Zahnradsteuerung für den Viertakt durch eine eigenartige Excentersteuerung. Die Maschine saugt beim Ausschube des Arbeitskolbens durch das Ventil b aus dem Raum a eine gemischte Ladung Gas und Luft ein, welche beim Rückgange des Kolbens verdichtet wird. Beim Hubwechsel findet Entzündung der Ladung durch ein dann frei gelegtes, aber nicht gezeichnetes Glührohr statt und der |181| Kolben geht kraftäussernd vor. Kurz vor dem Hubende legt der Kolben eine Oeffnung f frei, welche in den Auslass mündet, so dass ein Spannungsausgleich erfolgt, also die Spannung im Arbeitscylinder auf den atmosphärischen Druck sinkt. Hierdurch wird der Vortheil erreicht, dass das Auslassventil c ohne Widerstand geöffnet werden kann, durch welches nun der zurückkehrende Arbeitskolben auf dem Wege c d n e die verbrannten Gase austreibt.

Textabbildung Bd. 291, S. 181
Der Umstand, dass die Oeffnung f vom Kolben auch beim Ansaugehube frei gelegt wird, kann nicht als Nachtheil aufgefasst werden, weil sich unmittelbar hinter dem Kolben wohl nur Verbrennungsgase lagern, aber keine Ladung, so dass sicher keine Ladung durch f entweichen kann. Die durch den Spannungsausgleich stattfindende Entlastung von Ventil c und Kolben erscheint dagegen sehr beachtenswerth.

Die Steuerung des Auslassventils c erfolgt mittels des doppelarmigen Hebels g h und der Stange i von dem Schieber k. welcher durch ein bei m angeordnetes Excenter hin und her geschoben wird. Die Einrichtung, zufolge welcher der Schieber k die Stange i und damit Ventil c nur bei jeder zweiten Kurbelumdrehung bewegt, ist nicht näher angegeben, ebenso wenig die Regulirung der Maschine durch das Auslassventil. Ueber letztere ist nur mitgetheilt, dass ein Achsenregulator den Schieber von einer Berührung mit der Stange i abhält, wenn die Maschine zu rasch läuft; dann bleibt der Auslass c geschlossen, Ventil b wird ebenfalls nicht öffnen.

Ueber einen Probeversuch mit einer Maschine von 8 indicirten wird Folgendes berichtet: Der Arbeitscylinder hatte 150 mm Durchmesser, der Kolben hatte 300 mm Hub. Die Maschine bethätigte bei 212 minutlichen Umdrehungen eine Dynamo für 61 Glühlampen und einen 300 mm-Fächer mit 1200 Bewegungen. Die Maschine lief unter der Bremse mit 215 Gängen und entwickelte 5,98 . Der Gasverbrauch betrug bei dem 10 Minuten währenden Versuche 19 Cubikfuss. Bei einem dreistündigen Versuche ergab sich ein Gasverbrauch für die Stunde und Bremspferdekraft von 16,3 Cubikfuss.

Eine eincylindrige doppeltwirkende Gasmaschine von K. Deinlein in Köln (* D. R. P. Nr. 70689 vom 17. Januar 1893) ist in Fig. 7 dargestellt.

Der Arbeitscylinder a ist durch die Doppelwand b getheilt und von einem Kühlmantel a1 umgeben. Die beiden Verdichtungskammern c sind nach der Mitte hin verlegt, und es münden in sie die Einlasskanäle mit den Einlassorganen. Auch die Ableitungskanäle c der Verbrennungsgase schliessen sich hier an. In dem Arbeitscylinder spielen zwei Kolben f und f1. Der Kolben f ist in eine Hülse verlängert, die bis an den Kolben f1 reicht. Dieser dient gleichzeitig als Kreuzkopf.

Die Kreuzkopfzapfenbefestigung ist mit der Verbindung beider Kolben vereinigt. Der Konus g ist in die Stange h fortgesetzt. Letztere umgibt die Hülse i, die mit einem Flansch gegen den verstärkten Rand der Hülse von f sich anlegt. Die Hülse i wird durch auf h aufgeschraubte Muttern gehalten, wodurch nicht bloss der Kolben f gegen f1 angepresst, sondern auch der Kreuzkopf befestigt erscheint.

Es können in jeder der beiden Cylinderabtheilungen Explosionen erfolgen und auf den darin befindlichen Kolben wirken, und zwar abwechselnd in der einen und in der anderen Abtheilung, so dass, falls beispielsweise die Steuerung nach dem Otto'schen Princip eingerichtet ist, auf jede Umdrehung der Kurbelwelle ein Explosionshub kommt, und überhaupt bei derselben Umdrehungszahl zweimal so viel Explosionen erfolgen, als es bei Vorhandensein nur einer Verdichtungskammer und nur eines Kolbens möglich wäre.

Mit Differentialkolben arbeitet die Gasmaschine von F. Morani in Rom (* D. R. P. Nr. 65617 vom 9. April 1892).

Der Arbeitscylinder A, in welchem sich der Kolben P bewegt, ist von einem Kühlmantel umgeben und mit seinem Flansch b an den Flansch b1 eines zweiten Cylinders A1 angeschraubt, der durch den rückwärtigen Theil des Maschinenrahmens B gebildet werden kann und in welchem sich ein Kolben P1 von grösserem Durchmesser als der Kolben P bewegt. Die Kolben P . . . P1 sind aus einem Stück hergestellt und bilden einen Differentialkolben. Der Kolben P ist im Inneren mit einem Rückschlagventil D versehen, welches durch die Schraubenfeder d auf seinen Sitz angedrückt wird und sich in eine Kammer öffnet, welche sich in ein kegelstutzförmig sich erweiterndes Rohr a bis an das hintere Ende des Kolbens P fortsetzt. Ein Kanal w1 setzt den Cylinder A1 mit dem Ventil D in Verbindung. Auf den hinteren Theil des Cylinders A ist ein Deckel C aufgeschraubt, welcher durch Wasser gekühlt wird und mit einem trichterförmigen gebogenen Kanal a1 versehen sein kann, dessen offene Grundfläche an den kegelförmigen Kanal a anliegt, während sein anderes Ende in eine seitlich an diesem Deckel befestigte Kammer des Auspuffventils E ausmündet.

Textabbildung Bd. 291, S. 181
Der Cylinder A1 ist mit einem seitlichen Kanal w versehen, dessen eines Ende im hinteren Cylindertheil ausmündet, während das andere Ende über einem Doppelsitzsaugventil F mündet, durch welches das die Triebkraft erzeugende explodirbare Gemisch hergestellt wird. Die Kammer des Mischventils F trägt an der Seite einen cylindrischen Ansatz G, welcher einen Cylinder H umschliesst, in dem mit schwacher Reibung ein kleiner Kolben p gleitet. Letzterer erhält seine Bewegung vom Regulator und dient dazu, die kreisförmigen Oeffnungen r r1 r2 des Cylinders H, durch welche das Gas zwecks Mischung mit Luft in der Ventilkammer F eintritt, zu öffnen oder zu schliessen.

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Auf die Antriebswelle Mist ein Ring K2 mit Daumen u u1 gekeilt, von welchen der Daumen u das Auspuffventil E während eines Theiles der Rückbewegung des Kolbens P P1, und zwar so lange öffnet, dass der grösste Theil des verbrannten Gases ausgetrieben werden kann, während der Daumen u1 bloss zum Anlassen der Gasmaschine dient.

Aus den Fig. 8 und 9 ist ersichtlich, dass die Wirkung des Daumens u auf das Ventil E durch zwei auf derselben Welle q aufgekeilte Hebel L L1 übertragen wird, von welchen der eine an der Innenseite und der andere an der Aussenseite des Rahmens B angeordnet ist. Um die Maschine anzulassen, braucht man nur, nachdem man vorher den Sperrhaken n ausgehoben hat, an dem Handgriff R der Stange T zu ziehen, damit während eines Kolbenrückganges die Rolle h des Hebels L von den beiden Daumen u u1 getroffen wird; dies hat den Zweck, die Verdichtung, welche der Bewegung des Schwungrades entgegenwirkt, zu vermindern.

Der Geschwindigkeitsregulator V, welcher direct auf der Kurbelwelle, und zwar auf der dem Schwungrad gegenüberliegenden Seite befestigt ist, besitzt eine mit zwei Scheiben m m1 versehene bewegliche Hülse, welche durch die centrale Stange x unter der Einwirkung der Regulatorarme steht; woraus sich ergibt, dass, sobald eine der Scheiben m oder m1 den äusseren Rand der Muffe s in K oder K1 berührt, diese Muffe mitgenommen wird und sich in dem festen Träger J in dem einen oder anderen Sinne dreht, wodurch das mit Gewinde versehene Ende der Stange f sich in die Muffe einschraubt oder herausschraubt. Es wird dadurch eine entsprechende Wirkung auf den kleinen Kolben p ausgeübt, welcher den Zutritt des Gases zum Mischventil F öffnet oder absperrt.

Die Wirkungsweise dieser Gasmaschine ist folgende:

Da der Kolben P, welcher in dem Cylinder A sich bewegt, der Arbeitskolben ist, so wirkt auf denselben bei jeder Kurbelumdrehung die treibende Kraft der Explosion. Der Kolben P1 hat den Zweck, die Explosion, welche in A erfolgen soll, vorzubereiten, indem er vorher durch das Ventil F in A1 ansaugt und in A durch das Ventil D das die Triebkraft erzeugende explodirbare Gemisch absperrt; sobald der Kolben P P1 sich zurückbewegt, wird das vorher in A1 angesaugte Gemisch durch den Kanal w1 gedrückt, öffnet das Ventil D und tritt durch das Rohr a in den Cylinder A.

Das in a hineingedrängte Gemisch ist genöthigt, dieses sich erweiternde Rohr mit allmählich sich vermindernder Geschwindigkeit zu durchströmen und tritt an Stelle der verbrannten Gase, die es vor sich hertreibt und deren grösster Theil durch das Ventil E ausgetrieben wird, welches nur während der für das Austreiben dieser Gase nöthigen Zeit, d.h. nur während eines Theiles des Kolbenrückganges geöffnet bleibt.

Zum besseren Verständniss des Gesagten sei angenommen, dass der Kolben P1 in A1 ungefähr dasselbe Volumen erzeugt, wie P in A, und dass ferner das Auspuffventil E beim Auspuffen der verbrannten Gase während der ganzen Zeit geöffnet bleibt, als der Kolben P P1 die erste Hälfte seines Rückweges durchläuft.

Unter diesen Bedingungen, d.h. wenn der Kolben PP1 auf dem Punkt steht, seinen Rückgang zu beginnen, das Ventil E offen und der Cylinder A1 mit dem vorher durch P1 angesaugten Gemisch gefüllt ist, wird, sobald der Kolben Pt sich nach rückwärts bewegt, das in A1 enthaltene Gemisch das Ventil D öffnen und mit allmählich abnehmender Geschwindigkeit das sich kegelförmig erweiternde Rohr a durchströmen, wobei es die verbrannten Gase vor, sich hertreibt und an deren Stelle tritt.

Angenommen nun, es sei P1 bis zur Mitte seines Rückganges gekommen und das durch P1 zurückgedrückte frische Gemisch habe schon das offene weitere Ende des Kegels a passirt, so wird, wenn das Ventil E sich schliesst, der Kolben P P1 beim Durchlaufen der zweiten Weghälfte in a a1 und A die zurückgebliebenen verbrannten Gase und das durch P1 angesaugte frische Gemisch verdichten.

Textabbildung Bd. 291, S. 182
Aus den Fig. 8 und 9 ist zu ersehen, dass am Ende jeder Verdichtung, welche sich bei jeder Kurbelumdrehung vollzieht, das in A verdichtete Gemisch durch das glühende Rohr Z der Zündvorrichtung, welche mit dem Cylinder A durch den Kanal π in Verbindung steht, entzündet wird.

Bei den im Viertakt arbeitenden Gasmaschinen, namentlich bei grösseren, ist für die Eröffnung des Auslassventils wegen der dabei noch herrschenden beträchtlichen Endspannung im Cylinder ein ziemlicher Arbeitsaufwand erforderlich. Die Erfindung der Maschinenfabrik Kappel in Kappel bei Chemnitz (* D. R. P. Nr. 65746 vom 11. Juni 1892) bezweckt, denselben und die damit zusammenhängenden Uebelstände zu vermeiden. Es sind dazu zwei Auslassventile von verhältnissmässig kleinen Abmessungen angeordnet. Das erste steht wie gewöhnlich mit dem Compressionsraum in Verbindung, das letztere ist mit seinem in den Cylinder führenden Kanal so angeordnet, dass der Kanal während des grössten Theiles des Hubes vom Kolben verdeckt bleibt und erst gegen |183| Ende hubfrei wird. Die Eröffnung des letzteren Ventils erfolgt während des Explosionshubes, ehe der Kanal freiliegt, also ehe ein Druck darauf wirkt. Die Eröffnung des ersten Ventils erfolgt, wenn der Kolben den Auslasshub beginnt, der Druck im Cylinder also bereits nachgelassen hat.

Der Abschluss des zweiten Ventils erfolgt, nachdem der Kolben den Kanal wieder überschritten hat, der Abschluss des ersten Ventils gegen Ende des Auslasshubes. Die Bethätigung der Ventile geschieht in bekannter Weise.

Die Maschine von C. Pfeffer in Berlin (* D. R. P. Nr. 64943 vom 1. November 1890) arbeitet mit veränderlicher Füllung. Es ist versucht worden, die Verminderung der Füllung dadurch zu erreichen, dass man einen Theil des angesaugten Gemenges beim Rückgänge des Kolbens durch das Einlassorgan wieder aus dem Cylinder entfernte, indem man das Einlassorgan während eines Theiles des Kolbenrücklaufes offen hielt. Im Gegensatze zur gewöhnlichen Viertaktmaschine lassen die so eingerichteten Maschinen in Bezug auf die Entzündbarkeit der Ladung und den regelmässigen Verlauf der Verbrennung jedoch viel zu wünschen übrig. Die Ursache dieser eigenthümlichen Erscheinungen ist folgende: Das beim Saughube in den Cylinder tretende Gemenge vermischt sich sogleich nach Verlassen des Eintrittskanals mehr oder weniger mit den Rückständen der vorhergegangenen Verbrennung, welche den todten Raum der Maschine erfüllen. Nach beendigtem Saughube befindet sich ganz reines Gemenge eigentlich nur im Eintrittskanal; dieses reine Gemenge ist zur Einleitung der Verbrennung am geeignetsten. Wird nun das Einlassorgan so lange offen gehalten, dass die Rückwärtsbewegung des Kolbens einen Theil der Ladung wieder heraustreibt, so wird gerade das im Eintrittskanal befindliche reine Gemenge wieder entfernt, und der Laderaum enthält dann nirgendwo reines Gemenge mehr. Unter diesen Umständen kann die Ladung mit einiger Sicherheit nur auf elektrischem Wege entzündet werden. Der nichtsdestoweniger langsame und unregelmässige Verlauf der Verbrennung erklärt sich daraus, dass das unreine Gemenge die Zündung zu langsam einleitet und dass es vom Zufall abhängig ist, in welchem Grade das Gemenge an der Zündstelle mit Verbrennungsrückständen vermischt ist.

Auf diese Erkenntniss gründet sich die vorliegende Erfindung, welche darin besteht, dass das Einlassorgan bei Beendigung des Saughubes geschlossen wird und die Entfernung eines Theiles der Ladung durch ein besonderes Organ geschieht, so dass das reine Gemenge im Einlasskanal intakt bleibt. Dadurch erreicht man, dass die Ladung vom Einlasskanal aus durch eine beliebige der gebräuchlichen Zündvorrichtungen entzündet werden kann, und dass die Verbrennung in Folge der energischen Einleitung durch das reine Gemenge ebenso prompt und regelmässig verläuft, wie bei der gewöhnlichen Viertaktmaschine, aber die Ladung durch die grössere Expansion weit besser ausgenutzt wird als in jener.

Die Art und Weise, wie dabei das wieder aus dem Cylinder entfernte Gemenge aufbewahrt und fernerhin benutzt wird, kann sehr verschieden sein. Bei der in der Patentschrift dargestellten Anordnung wird das zurückgetriebene Gemenge in einen geschlossenen Behälter gedrängt und in diesem sowie in den Ueberleitungsrohren unter einer etwas höheren als der atmosphärischen Spannung für den nächsten Saughub aufbewahrt.

Eine neuartige Zweitaktmaschine von L. König in Berlin (* D. R. P. Nr. 67273 vom 17. Juli 1892) ist in Fig. 10 und 11 dargestellt, während Fig. 12 das Arbeitsdiagramm zeigt.

Die Arbeitsweise dieser neuen Maschine beruht darauf, dass während des Aushubes des Kolbens auf einen gewissen Theil des Kolbenweges zunächst die Expansionsarbeit geleistet wird, dann ein Theil der Verbrennungsgase ausgestossen und für den Rest des Kolbenweges zu den verbleibenden Verbrennungsgasen neue Ladung angesaugt wird, während beim Rückgange des Kolbens die Cylindermischung verdichtet und im inneren Todtpunkte entzündet wird.

Textabbildung Bd. 291, S. 183
Im Punkte I (Fig. 12) hat Entzündung des im hinteren Theil des Cylinders verdichteten Gemenges stattgefunden. Auf dem Wege I bis II geht die Expansion der hoch erhitzten Gase vor sich; dabei nimmt das Schwungrad die auf den Kolben übertragene Expansionsarbeit auf und vermittelt die Weiterbewegung der Maschine. In einem Punkte II wird der im Cylinder vorhandene Ueberdruck durch kurzes Aufstossen des Ausströmventils m während des Weges II bis III entfernt, d.h. ein Theil der Verbrennungsgase ausgestossen. Da die Zeitdauer des Auspuffes der Verbrennungsgase schwer zu bemessen ist und durch die Expansion und die Abkühlung des Cylinders eine Luftverdünnung eintreten könnte, ehe das Ausströmventil sich schliesst, so würden Verbrennungsgase in den Cylinder zurücktreten. Dies kann durch ein in die Auspuffleitung (bei a, Fig. 10) eingeschaltetes Rückschlagventil vermieden werden. Im Punkte III ist Atmosphärenspannung im Cylinder erreicht, das Ausströmventil schliesst sich und das Einlassventil e für Explosionsgemisch öffnet sich in Folge der eintretenden Depression, so dass neue Ladung in den Cylinder zu den vorhandenen Verbrennungsrückständen gelangt. Beim Kolbenrückgange nach Ueberschreitung des Todtpunktes IV vollzieht sich die Verdichtung des Cylinderinhaltes. Alsdann findet im inneren Todtpunkt I wieder Zündung des verdichteten Gemisches statt, und der vorgenannte Kreislauf in der Arbeitsweise der Maschine wiederholt sich. Die Maschine arbeitet somit im Zweitakt.

Eine Regulirungsart, nämlich die Verminderung des Gasreichthums der Ladung, ist in Verbindung mit einer Steuerungsanordnung in Fig. 11 dargestellt. Von der Kurbelachse aus wird durch konische Räder die Steuerwelle |184| s mit derselben Umlaufzahl getrieben. Auf der Steuerwelle sitzt eine Hülse h fest, welche durch einen Nocken n und einen Hebel z das Ausströmventil m bethätigt. Ein Schwungkugelregulator r wirkt auf eine zweite Hülse h1 ein, die mit einem Regulirnocken n1 das Oeffnen und Schliessen des Gasventils e bewirkt. Durch die Form des Nockens n1 wird die längere oder kürzere Zeitdauer für das Zuströmen des Gases aus e nach dem Mischventil f geregelt in der Weise, dass bei zu schnellem Gang der Maschine der Nocken n1 das Gasventil kürzere Zeit offen hält, und dass somit schwächere Ladungen entstehen, wodurch die Geschwindigkeit der Maschine abnimmt.

Textabbildung Bd. 291, S. 184
Die bisher für grössere Arbeitsleistungen gebauten Gasmaschinen sind in ihren Abmessungen sehr gross, ihre Anlagekosten hoch und der Betrieb wird durch zu starke Erhitzung und häufige Selbstentzündungen erschwert. Ausserdem nimmt der Gasverbrauch mit der Grösse nicht in dem Maasse ab, wie man hätte erwarten sollen. Bei der vorzugsweise für grössere Arbeitsleistungen bestimmten Gasmaschine von W. v. Oechelhäuser und H. Junkers in Dessau (* D. R. P. Nr. 66961 vom 8. Juli 1892) werden diese Uebelstände durch eine bisher im regelmässigen Betriebe nicht erreichte hohe Compression, hohen Arbeitsdruck, vollständige Ausspülung aller Verbrennungsgase und vollkommene Trennung der Luftausspülung von der Gasladung beseitigt. Der Arbeitscylinder erhält zwei Kolben gleichen oder verschiedenen Durchmessers und Hubes, die sich stets in entgegengesetzter Richtung bewegen und hier die dreifache Aufgabe haben, bei der Annäherung die Ladung zu verdichten, bei der Entfernung von einander nach erfolgter Explosion Arbeit an die Treibwelle abzugeben und als Steuerkolben den Austritt der Verbrennungsgase und den Eintritt verdichteter Luft ohne Zuhilfenahme besonderer Ventile zu bewirken. Ein Ansaugen der Ladung durch die Arbeitskolben findet nicht statt, sondern wird durch zwei Pumpen bewirkt, von denen die eine zum Verdichten von Luft, die andere zum Verdichten von Gas dient. Zum Fortschaffen der Verbrennungsproducte dient die von der ersten Pumpe gelieferte verdichtete Luft, so dass letztere nach beendeter Expansion, wenn also die beiden Arbeitskolben am weitesten von einander entfernt sind, durch den ganzen Arbeitsraum hindurchströmt und denselben ausspült. Die dann in letzterem verbleibende reine Luft wird von den beiden sich einander wieder nähernden Kolben verdichtet und erhält zu geeigneter Zeit Gas eingespritzt. Luft- und Gaspumpe sind zweckmässig zu beiden Seiten des Arbeitscylinders angeordnet und ihre Kolben werden mit den beiden Treibstangen des einen Arbeitskolbens verbunden.

Von den beiden Tauchkolben B und C (Fig. 13) des Arbeitscylinders A ist der erstere unmittelbar durch eine Pleuelstange mit der mittleren Kurbel D der Treib welle verbunden, während die um ungefähr 180° versetzten Kurbeln E durch Vermittelung von Pleuelstangen, besonderen Kolbenstangen F und H und eines Querhauptes I den anderen Kolben C gegenläufig zu B bewegen. Von den beiden Kolbenstangen F und H ist die erstere mit dem Kolben der Gaspumpe G, die zweite mit demjenigen der Luftpumpe L verbunden. Erstere besitzt Ventilsteuerung, letztere Schiebersteuerung. Doch ist die besondere Einrichtung dieser Pumpen an und für sich unwesentlich. Fig. 13 zeigt die Stellung der beiden Kolben B und C bei verdichteter Ladung in dem Augenblick, in welchem die Zündung, beispielsweise auf elektrischem Wege, erfolgt. Während der Arbeitsleistung bewegen sich die beiden Kolben in Richtung der Pfeile aus einander und gelangen in eine Lage, in welcher der Kolben B die Oeffnungen a und der Kolben C die Oeffnungen b freilegt. In Folge dessen strömt verdichtete Luft aus dem von der Luftpumpe L gespeisten Behälter R durch die Oeffnung a in den Arbeitsraum des Cylinders A und treibt die Verbrennungsrückstände durch die von dem Kolben C am entgegengesetzten Ende des Arbeitsraumes freigelegten Oeffnungen b vollständig aus. Die vollständige Ausspülung mit frischer Luft wird einerseits dadurch erreicht, dass sich diese Oeffnungen an entgegengesetzten Enden einander gegenüberliegen und andererseits durch Beseitigung aller schädlichen Nebenräume, welche bei anderen Zweikolbensystemen während der Verbrennung zwischen den beiden Arbeitskolben freiliegen.

Ausserdem wird diese vollständige Ausspülung bei dem neuen Motor mit geringerem Kraftbedarf bewirkt als bei älteren Motoren mit besonderem Lufteinlassventil, indem der eine Arbeitskolben B den Lufteinlass steuert und in kürzerer Zeit einen bedeutend grösseren Einlassquerschnitt freilegt, so dass die Luftausspülung auch bei hoher Tourenzahl im Todtpunkt schnell und mit geringerem Ueberdruck der verdichteten Luft stattfinden kann. Letzteres bedeutet aber auch geringeren Kraftverlust bei dem neuen Motor. Der Arbeitsraum ist nach beendeter Ausspülung ganz mit frischer Luft gefüllt, so dass die Anfangstemperatur der Compression so weit als möglich herabgemindert, und verhindert wird, dass Selbstzündungen durch die heissen Verbrennungsgase eintreten.

Nach Abschluss der Oeffnungen a und b des Arbeitscylinders wird die von den beiden Kolben B und C eingeschlossene Luft durch die Bewegung der Kolben verdichtet, wobei zu geeigneter Zeit von der Pumpe G Gas nach Oeffnung des gesteuerten Ventils mit Ueberdruck in die verdichtete Luft eingedrückt wird. Dadurch, dass Gas und Luft mit ganz getrennten Oeffnungen und Pumpen und zu ganz verschiedenen Zeiten in den Arbeitscylinder gedrückt werden, kann bei der Ausspülung, trotzdem hierbei sämmtliche Verbrennungsproducte angetrieben werden, kein Gasverlust entstehen, wie bei den älteren Zweikolbensystemen; wo Gas und Luft gemeinschaftlich und gleichzeitig eingeführt werden.

Die Regelung der Maschine kann durch Drosselung |185| des Gaszuflusses zur Pumpe G oder durch Beeinflussung des Steuerventils erfolgen. Die beschriebene Gasmaschine, die natürlich sowohl mittels Leuchtgas, als auch mittels anderer brennbarer Gase oder Erdöl betrieben werden kann, gestattet vermöge der getroffenen Anordnung und Arbeitsweise, einen Verbrennungsdruck von 60 at und darüber zu erzeugen, was mit einer erheblichen Verkleinerung des Querschnittes der Arbeitskolben und des Arbeitscylinders und erheblicher Verminderung der abkühlenden Flächen verbunden ist.

(Fortsetzung folgt.)

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